一种车辆制动条件下铺面界面抗剪疲劳测试方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种车辆制动条件下铺面界面抗剪疲劳测试方法及装置，属于道路工程技术领域，能够更加准确的测试出铺面界面抗剪疲劳性能。该测试装置包括框架、导轨支座、固定装置和加载装置；框架包括立柱、水平滑道和底座；导轨支座包括三次曲线导轨、滚轮和试件夹具；滚轮连接在试件夹具下部，且滚轮位于导轨中；固定装置包括上部扣件和螺栓；上部扣件和试件夹具扣接；加载装置包括竖直加载装置、水平牵引装置和加载力臂；水平牵引装置固定连接在水平滑道的一端，竖直加载装置位于水平滑道中，且水平牵引装置与竖直加载装置连接；加载力臂的顶端与竖直加载装置固定连接，加载力臂的底端通过螺栓与上部扣件铰接。

A test method and device for fatigue resistance of Pavement interface under vehicle braking condition

The invention discloses a method and device for testing the shear fatigue of the Pavement interface under the condition of vehicle braking, which belongs to the technical field of road engineering and can be more accurate to test the shear fatigue performance of the Pavement interface. The test device includes a frame, a guide bearing, a fixing device, and a loading device. The frame consists of a vertical column, a horizontal slide and a base, and a guide bearing consists of three curvilinear guides, a roller and a test fixture; the roller is connected to the lower part of the test fixture and the roller is located in the guide rail; the fixed mounting includes the upper fastener and bolt; the upper buckle is fasten. The loading device includes the vertical loading device, the horizontal traction device and the loading arm; the horizontal traction device is fixed at one end of the horizontal slideway, the vertical loading device is located in the horizontal slide, and the horizontal traction device is connected with the vertical loading device; the top of the load arm is fixed to the vertical loading device. The bottom end of the loading arm is hinged with the upper fastener through bolts.

【技术实现步骤摘要】
一种车辆制动条件下铺面界面抗剪疲劳测试方法及装置
本专利技术属于道路工程
，主要用于室内铺面结构试件在荷载条件下，其粘结界面抗剪疲劳特性的测试，具体来说，涉及一种车辆制动条件下铺面界面抗剪疲劳测试方法及装置。
技术介绍
随着城市道路和公路建设日益发展，在城市道路平交口的停车等待区和公路的长纵坡路段，车辆制动与起步会对铺面产生水平荷载。此时，层间切向剪应力将比一般路段增大数倍，沥青面层易产生层间剪切破坏，特别是在面层与基层或磨耗层的粘结界面。粘结界面连接上下铺装层，使其成为整体，充分发挥面层与基层的复合作用。在这些路段，制动与起动对铺面结构产生的荷载频繁，周期性的荷载使得界面应力状态处于交迭变化状态。当荷载作用超过一定次数后，铺面结构粘结界面产生的应力就会超过其强度下降后的承载能力，继而铺面出现裂纹，最终产生疲劳破坏。对沥青铺面结构粘结界面剪切疲劳展开深入研究是展开沥青铺面损坏分析及其对策研究的重要组成部分。沥青铺面层间一旦出现滑移或是剥离，将直接影响铺面结构的整体使用寿命。若不及时进行处理，雨水渗入沥青层内，在荷载作用及动水压力的反复冲刷下，将可能使得层间界面与矿料间持续剥离，进而使得层间界面出现断裂，铺面出现U型裂缝等病害。因此，检验铺面结构在车辆荷载作用下的粘结层疲劳特性，指导铺面结构设计和材料设计，必须对粘结层进行更为有效的疲劳测试。目前传统的剪切疲劳实验针对相同剪切角度进行疲劳测试，即粘结界面的正应力和剪应力比值为定值。而通过理论分析可知：在车辆制动荷载作用下，层间剪切应力状态的正应力与剪应力比值是变化的，即剪切角度是随着时间改变的。因此传统的剪切疲劳实验方法不能反映车辆制动荷载下粘结层剪切角度随着时间变化的实际情况，无法模拟实际工程情况，因此有必要针对在制动荷载条件下的粘结层进行疲劳测试。
技术实现思路
技术问题：本专利技术为解决传统剪切疲劳测试方法的不足，提供一种车辆制动条件下铺面界面抗剪疲劳测试方法及装置，能够更加准确的测试出铺面界面抗剪疲劳性能。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术实施例采用以下技术方案：一种车辆制动条件下铺面界面抗剪疲劳测试方法，包括以下步骤：步骤10)根据获取的三次曲线导轨线型制作导轨；安装固定导轨；步骤20)将试件安装在试件夹具中，并安装上部扣件和加载力臂，将滚轮置于导轨中；步骤30)通过调节水平牵引装置，将竖直加载装置移至初始位置；步骤40)启动装置，竖直加载装置对试件施加峰值为P的半正弦波的竖向荷载，同时水平牵引装置作匀速往复周期性运动，对试件进行剪切疲劳测试；步骤50)当试件的粘结界面发生滑移并脱离，加载装置的负载感应器所反馈的力大幅度降低时，停止加载，并读取加载次数N，所述加载次数N为试件在该荷载条件下的疲劳寿命。作为优选例，所述试件的粘结界面是指根据铺面结构层所成型试件的上下两部分的粘结层。作为优选例，所述加载装置的负载感应器所反馈的力大幅度降低，是指负载感应器所反馈的力降低至低于设定加载值的1/10。另一方面，本专利技术实施例还提供一种车辆制动条件下铺面界面抗剪疲劳测试装置，该测试装置包括框架、导轨支座、固定装置和加载装置；所述框架包括立柱、水平滑道和底座；水平滑道固定连接在立柱之间，立柱固定连接在底座两侧；所述导轨支座包括三次曲线导轨、滚轮和试件夹具；滚轮连接在试件夹具下部，且滚轮位于导轨中，且可沿着导轨滑动；固定装置包括上部扣件和螺栓；上部扣件和试件夹具扣接；加载装置包括竖直加载装置、水平牵引装置和加载力臂；水平牵引装置固定连接在水平滑道的一端，竖直加载装置位于水平滑道中，且水平牵引装置与竖直加载装置连接，带动竖直加载装置在水平滑道中移动；加载力臂的顶端与竖直加载装置固定连接，加载力臂的底端通过螺栓与上部扣件铰接。作为优选例，所述导轨支座还包括承台，所述导轨固定连接在承台上。有益效果：与现有技术相比，本专利技术实施例的一种车辆制动条件下铺面界面抗剪疲劳测试方法及装置，通过独立的应力加载装置，实现铺面结构试件在疲劳测试过程中受到变剪切角度的周期性荷载，更加符合铺面结构粘结界面实际受力状态。该测试装置对于不同工况条件，可先通过理论计算或仿真模拟，从而确定适应不同工况的三次曲线线型以制作轨道，适用工程条件广泛。该测试装置也可用于其他土木工程结构层间剪切疲劳试验。附图说明图1是车辆制动荷载条件下铺面结构粘结界面抗剪疲劳特性测试装置组成解雇示意图；图2是车辆制动作用下受力分析图；图3是实际铺面在车辆荷载作用下应力状态示意图；图4是导轨线型算例中铺面结构示意图(单位cm)，其中a为水平铺面结构，b为纵坡铺面结构；图5是本专利技术实施例中导轨线型设计图。其中，a为水平铺面结构条件下，b为纵坡铺面条件下；图6是本专利技术实施例中试件夹具与试件受力分析图；图7是本专利技术实施例中上部扣件与螺栓结构示意图。图中有：立柱1、水平牵引装置2、竖直加载装置3、水平滑道4、加载力臂5、螺栓6、上部扣件7、试件夹具8、滚轮9、导轨10、承台11、剪切界面12、底座13。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细的说明。如图1所示，本专利技术实施例的一种车辆制动条件下铺面界面抗剪疲劳测试装置，包括框架、导轨支座、固定装置和加载装置。框架包括立柱1、水平滑道4和底座13。水平滑道4固定连接在立柱1之间，立柱1固定连接在底座13两侧。所述导轨支座包括三次曲线导轨10、滚轮9和试件夹具8。滚轮9连接在试件夹具8下部，且滚轮9位于导轨10中，且可沿着导轨10滑动。固定装置包括上部扣件7和螺栓6。上部扣件7和试件夹具8扣接。加载装置包括竖直加载装置3、水平牵引装置2和加载力臂5。水平牵引装置2固定连接在水平滑道4的一端，竖直加载装置3位于水平滑道4中，且水平牵引装置2与竖直加载装置3连接，带动竖直加载装置3在水平滑道4中移动。加载力臂5的顶端与竖直加载装置3固定连接，加载力臂5的底端通过螺栓6与上部扣件7铰接。上述实施例中，铺面是指由沥青混凝土或者水泥混凝土构成的结构层。铺面包括道路路面、钢桥面铺装和机场道面。试件夹具高度低于试件粘结界面。加载装置通过螺栓和连接杆对试件施加定向水平荷载。作为优选例，导轨支座还包括承台11，导轨10固定连接在承台11上。为便于导轨10的安装，将导轨10安装在承台11上，承台11与底座13固定连接。这样，导轨10更加稳固，便于试件在导轨10上的运行。利用上述实施例的测试装置，对车辆制动条件下铺面界面抗剪疲劳测试方法，包括以下步骤：步骤10)根据获取的三次曲线导轨线型制作导轨10；安装固定导轨10。步骤20)将试件安装在试件夹具8中，并安装上部扣件7，上部扣件如图7所示。安装加载力臂5，将滚轮9置于导轨10中。使用固定尺寸的矩形模具并采用碾压成型或浇筑成型制作下层试件，在模具内铺装下层并撒上界面粘层材料再铺设上层材料。待试件养护成型，根据尺寸需要将试件切割成方形试件。步骤30)通过调节水平牵引装置2，将竖直加载装置3移至初始位置；步骤40)启动装置，竖直加载装置3对试件施加峰值为P的半正弦波的竖向荷载，同时水平牵引装置2作匀速往复周期性运动，对试件进行剪切疲劳测试；根据数值分析得到的粘结界面的应力状态及试件表面积换算出荷载，其中，加载力A为剪切试件的接触面积。步骤50本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆制动条件下铺面界面抗剪疲劳测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤10)根据获取的三次曲线导轨线型制作导轨(10)；安装固定导轨(10)；步骤20)将试件安装在试件夹具(8)中，并安装上部扣件(7)和加载力臂(5)，将滚轮(9)置于导轨(10)中；步骤30)通过调节水平牵引装置(2)，将竖直加载装置(3)移至初始位置；步骤40)启动装置，竖直加载装置(3)对试件施加峰值为P的半正弦波的竖向荷载，同时水平牵引装置(2)作匀速往复周期性运动，对试件进行剪切疲劳测试；步骤50)当试件的粘结界面(12)发生滑移并脱离，加载装置的负载感应器所反馈的力大幅度降低时，停止加载，并读取加载次数N，所述加载次数N为试件在该荷载条件下的疲劳寿命。

【技术特征摘要】
1.一种车辆制动条件下铺面界面抗剪疲劳测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤10)根据获取的三次曲线导轨线型制作导轨(10)；安装固定导轨(10)；步骤20)将试件安装在试件夹具(8)中，并安装上部扣件(7)和加载力臂(5)，将滚轮(9)置于导轨(10)中；步骤30)通过调节水平牵引装置(2)，将竖直加载装置(3)移至初始位置；步骤40)启动装置，竖直加载装置(3)对试件施加峰值为P的半正弦波的竖向荷载，同时水平牵引装置(2)作匀速往复周期性运动，对试件进行剪切疲劳测试；步骤50)当试件的粘结界面(12)发生滑移并脱离，加载装置的负载感应器所反馈的力大幅度降低时，停止加载，并读取加载次数N，所述加载次数N为试件在该荷载条件下的疲劳寿命。2.按照权利要求1所述的车辆制动条件下铺面界面抗剪疲劳测试方法，其特征在于，所述试件的粘结界面(12)是指根据铺面结构层所成型试件的上下两部分的粘结层。3.按照权利要求1所述的车辆制动条件下铺面界面抗剪疲劳测试方法，其特征在于，所述加载装置的负载感应器所反馈的力大幅度降低，是指负载感应器所反馈的力降低至低于设定加载值的1/10。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，朱凯轩，单睿，丁永富，马丽莎，任仲山，雷跃超，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32